预应力混凝土简支梁桥结构设计文献综述
摘要:预应力混凝土技术由其自身优越的性能,在近一个个世纪以来在全世界范围内得到繁荣的发展,被广泛运用于各种中小跨径桥梁中,并且在未来的一段时间内,桥梁结构仍将以发展预应力混凝土结构为主导。我国在引入预应力技术的大半个世纪中,不断发现问题,解决问题,积累了大量宝贵经验,为其发展做出了不少贡献。其中预应力混凝土简支梁桥以其经济的工程造价,成熟的施工经验和较短的施工周期,被大量运用于实际工程中。本设计主要计算预应力混凝土简支梁桥的上部结构与下部结构,进行截面尺寸的拟定、配筋设计、内力计算、各个阶段的应力验算及施工图绘制等工作,再运用Midas civil进行验算,在实践中提高对预应力技术及简支梁桥的认识。
关键词:预应力混凝土简支梁体系;桥梁结构;桥梁设计
1、预应力混凝土桥梁的发展
预应力混凝土结构得到推广的转折点,是法国土木工程师Freyssinet在1928年提出:结构在漫长的使用过程中,内部始终保持足够有效预应力的前提,是采用高强钢筋和高强度混凝土作为结构材料。
后来面对第二次世界大战期间的大量战争损耗,及战后人们迫切需要恢复生产、生活的要求,西欧各国为首的各个国家,以预应力混凝土替代稀缺的钢材对损坏桥梁结构进行修复。这样的历史背景下,预应力混凝土结构在各个建设领域得到普及,也为其进一步发展创造了条件。
由于历史原因,我国的在这一领域的研究起步较晚,但建国后,各地公共基础设施需求庞大,国家投入大量资金和技术支持,使预应力技术能够迅速地发展,并得到广泛运用。随着生产力的不断进步,大量高强度的混凝土和钢材在工程上得到推广,为预应力混凝土桥梁体系的发展奠定了基础;而超大体积、超大跨径、超重负荷以及不同外形的结构设计的增加,则为预应力混凝土材料的蓬勃发展提供了重要支撑。经过半世纪的追赶,我国的预应力技术在各个方面都取得了不凡成就,不少技术已经达到了国际先进的水平。
- 预应力混凝土桥梁的优点
其优越性能主要可归为以下几点:
- 能充分发挥高强材料的性能。普通钢筋混凝土的工作状态,受结构上裂缝的宽度与挠度的限制,结构破坏时钢筋仍处于弹性阶段,钢筋的强度使用不充分。而预应力混凝土结构破坏时,刚筋能够达到屈服强度,从而达到充分利用钢筋性能的目的。
- 节省材料,降低造价,满足可持续发展的要求。预应力技术依赖于高强度材料,同样的承载能力下,对比普通的钢筋混凝土,预应力结构的截面更小,可减少近半数的建筑材料;而与普通钢结构相比,可节省一半以上的工程造价。
- 受力性能好,结构新颖,造型美观。对结构施加预压应力,有效延缓了混凝土裂缝的出现和发展,减少甚至清除了结构的挠度,在结构工作期间,抗裂性和刚度得到提高,结构剪压区面积增大,具有更好的抗剪能力,使结构具有更好的工作性能。高强材料的使用,减小了截面尺寸,降低了结构自重,使结构更加轻便、灵巧,外形更加简洁、美观。
- 耐久性好。其构件在施工、使用等各个阶段均处于弹性状态,截面的刚度大,产生的变形小,为延长其使用年限起到积极的作用;其受力筋有更多的保护系统,对提高耐久性能也起到一定作用。对于重点建设项目和日益增长的设计基准期,预应力混凝土结构能更好地满足其要求,更好地发挥经济效益。
3、预应力混凝土桥梁的问题
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